Мембранный модуль тангенциального фильтрования
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких или газообразных сред с помощью мембранных элементов складчатого типа. Мембранный модуль тангенциального фильтрования содержит коаксиально расположенные наружную (1) и внутреннюю (6) цилиндрические обечайки с присоединенными концевыми крышками (8, 9). Между крышками размещена уложенная по окружности в гофрированные складки фильтровальная мембрана (11). С двух сторон мембраны находятся дренажные элементы (12). Первая и последняя складки фильтровальной мембраны герметично соединены между собой. Наружная цилиндрическая обечайка выполнена с двумя кольцевыми коллекторами для входа (2) и выхода (3) фильтруемой среды. Коллекторы расположены возле ее торцов. Внутренняя цилиндрическая обечайка содержит каналы для сбора фильтрата (7). Торцы наружной и внутренней обечаек и края гофрированной мембраны герметично соединены с концевыми крышками. Пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным коллекторами наружной обечайки загерметизировано. Изобретение позволяет упростить изготовление модуля и повысить качество разделения сред. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения жидких или газообразных сред (например, для очистки воды, воздуха, разделения крови при плазмаферезе и др.) с помощью мембранных элементов складчатого типа.
Известен мембранный модуль тангенциального фильтрования, содержащий коаксиально расположенные наружную и внутреннюю цилиндрические обечайки с присоединенными концевыми крышками, между которыми размещена уложенная по окружности в гофрированные складки фильтровальная мембрана, с двух сторон которой находятся дренажные элементы (см. патент DE 4140058, кл. B01D 53/22, опубл. 09.06.1993). Недостатком известного устройства является низкая производительность по фильтрату ввиду того, что под действием давления фильтруемой жидкости гофрированная мембрана отжимается от внутренней цилиндрической обечайки, между поверхностью внутренней цилиндрической обечайки и вершинами гофр образуется зазор, через который фильтруемая жидкость проходит беспрепятственно, минуя поверхность мембраны, и, таким образом, часть жидкости не фильтруется, а уходит в выходной патрубок.
Задачей изобретения является устранение указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении производительности мембранного модуля по фильтрату.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в мембранном модуле тангенциального фильтрования, содержащем коаксиально расположенные наружную и внутреннюю цилиндрические обечайки с присоединенными концевыми крышками, между которыми размещена уложенная по окружности в гофрированные складки фильтровальная мембрана, с двух сторон которой находятся дренажные элементы, первая и последняя складки фильтровальной мембраны герметично соединены между собой, наружная цилиндрическая обечайка выполнена с двумя кольцевыми коллекторами для входа и выхода фильтруемой среды, расположенными возле ее торцов, внутренняя цилиндрическая обечайка содержит каналы для сбора фильтрата, торцы наружной и внутренней обечаек и края гофрированной мембраны герметично соединены с концевыми крышками, а пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным коллекторами наружной обечайки загерметизировано. В качестве дренажных элементов целесообразно использовать полимерную сетку тканого или вязаного переплетения, а в качестве мембраны - трековую мембрану. Пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным коллекторами наружной обечайки предпочтительно должно быть загерметизировано материалом наружной обечайки методом ее частичного оплавления. В поперечном сечении складки мембраны лучше всего укладывать между наружной и внутренней обечайками по спирали Архимеда.
На фиг.1 схематично изображен фильтровальный модуль;
на фиг.2 показано сечение А-А, на котором изображена укладка мембраны и дренажных элементов по спирали Архимеда.
Мембранный модуль тангенциального фильтрования состоит из наружной цилиндрической обечайки 1 с кольцевыми коллекторами входа 2 и выхода 3 фильтруемой среды, снабженными входным 4 и выходным 5 патрубками, внутренней цилиндрической обечайки 6 с каналами сбора фильтрата 7, глухой концевой крышки 8, концевой крышки 9 с патрубком отвода фильтрата 10 и размещенной между обечайками 1 и 6 фильтровальной мембраны 11, уложенной по окружности в гофрированные складки. С обеих сторон мембраны 11 размещена полимерная сетка 12, выполняющая функцию дренажных элементов, также уложенная в гофрированные складки. Пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки 1 и вершинами складок мембраны 11 в промежутке между входным 2 и выходным 3 коллекторами заполнено слоем герметика 13. Торцы наружной обечайки 1, внутренней обечайки 6 и мембраны 11 соединены с концевыми крышками 8 и 9 посредством герметика 14.
Мембранный модуль работает следующим образом.
Фильтруемая среда по патрубку 4 проходит во входной коллектор 2, равномерно распределяется и направляется по наружной дренажной сетке 12 вдоль и между складками мембраны 11. Проходя между складками мембраны 11, часть потока отфильтровывается сквозь поры мембраны 11, а другая часть потока, концентрируясь, отводится из мембранного модуля наружу через выходной коллектор 3 и патрубок 5. Прошедший сквозь поры мембраны 11 фильтрат по внутренней дренажной сетке 12 и каналам 7 внутренней обечайки 6 отводится наружу через патрубок 10. Прохождению потока фильтруемой среды между внутренней поверхностью наружной обечайки 1 и вершинами складок мембраны 11 препятствует слой герметика 13.
Предлагаемый модуль имеет относительно низкую себестоимость при сохранении высокого качества фильтрования. Конструкция позволяет сильно упростить процесс изготовления, уменьшая количество брака. Таким образом, предлагаемое устройство является простым и надежным фильтром, пригодным для массового производства.
1. Мембранный модуль тангенциального фильтрования, содержащий коаксиально расположенные наружную и внутреннюю цилиндрические обечайки с присоединенными концевыми крышками, между которыми размещена уложенная по окружности в гофрированные складки фильтровальная мембрана, с двух сторон которой находятся дренажные элементы, отличающийся тем, что первая и последняя складки фильтровальной мембраны герметично соединены между собой, наружная цилиндрическая обечайка выполнена с двумя кольцевыми коллекторами для входа и выхода фильтруемой среды, расположенными возле ее торцов, внутренняя цилиндрическая обечайка содержит каналы для сбора фильтрата, торцы наружной и внутренней обечаек и края гофрированной мембраны герметично соединены с концевыми крышками, а пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным коллекторами наружной обечайки загерметизировано.
2. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве дренажных элементов применена полимерная сетка тканого или вязаного переплетения.
3. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что в качестве мембраны использована трековая мембрана.
4. Мембранный модуль по п.1, отличающийся тем, что пространство между внутренней поверхностью наружной обечайки и вершинами складок мембраны в промежутке между входным и выходным коллекторами наружной обечайки загерметизировано материалом наружной обечайки методом ее частичного оплавления.
5. Мембранный модуль по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в поперечном сечении складки мембраны уложены между наружной и внутренней обечайками по спирали Архимеда.
